王煜

位于張家口市崇禮區(qū)的國家跳臺滑雪中心“雪如意”。

冬奧會不僅是冰雪運(yùn)動(dòng)的競技場，更是一場科技進(jìn)步、綠色低碳技術(shù)展示的精彩舞臺。從運(yùn)動(dòng)員的成績提升到運(yùn)動(dòng)器材的完善，從比賽場館建設(shè)到賽事報(bào)道轉(zhuǎn)播，北京冬奧，有你好看。

科技冬奧的上海力量

冬奧會賽場上，中國健兒將奮勇拼搏;賽場下，助力運(yùn)動(dòng)員提升競技水平的科技研究同樣在努力前行。

2021年初，張家口崇禮區(qū)的國家跳臺滑雪中心“雪如意”，室外氣溫將近零下40攝氏度，一個(gè)來自上海的科研團(tuán)隊(duì)頂著大風(fēng)移動(dòng)。每到一處捕捉點(diǎn)，他們仔細(xì)地檢查設(shè)備，演示如何正確架設(shè)捕捉運(yùn)動(dòng)影像的攝像機(jī)。架設(shè)的人工智能輔助系統(tǒng)可以實(shí)時(shí)采集運(yùn)動(dòng)員起跳角度、空中姿態(tài)、速度、距離等數(shù)據(jù)，幫助運(yùn)動(dòng)員提高訓(xùn)練水平，助力中國跳臺滑雪備戰(zhàn)北京冬奧會。

這個(gè)團(tuán)隊(duì)的負(fù)責(zé)人劉宇是上海體育學(xué)院教授、首批全國高校黃大年式教師團(tuán)隊(duì)運(yùn)動(dòng)健康科學(xué)教師團(tuán)隊(duì)主要成員、國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃“科技冬奧”重點(diǎn)專項(xiàng)首席科學(xué)家。他正好是張家口人，自己也熱愛冰雪運(yùn)動(dòng)，在他看來，能參與科技冬奧的工作，這是一種奇妙的緣分。

除了架設(shè)在場地的攝像機(jī)，劉宇團(tuán)隊(duì)使用的生物力學(xué)測試系統(tǒng)還有穿戴在運(yùn)動(dòng)員的身上的小型傳感器，它們能采集從助滑、起跳、騰空飛行到落地全過程的速度和位移信息。他表示，依靠自主創(chuàng)新，我們的這些技術(shù)處于國際先進(jìn)水平。

通過技術(shù)系統(tǒng)的集成和完善，這些設(shè)施可以作為常規(guī)的訓(xùn)練科技輔助手段，架設(shè)在訓(xùn)練場地。即使在沒有科研人員在場的情況下，教練團(tuán)隊(duì)也可以自行操作，及時(shí)獲取數(shù)據(jù)信息。

劉宇團(tuán)隊(duì)在“雪如意”見證“第一跳”、展示科研成果之時(shí)，正趕上百年未遇的寒潮，當(dāng)時(shí)崇禮的溫度降至零下40攝氏度，而野外的拆裝設(shè)備仍然要繼續(xù)，團(tuán)隊(duì)里的有些學(xué)生都被凍哭了。人咬牙挺住了，也要想辦法讓機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)。最后幾天，他們決定儀器在當(dāng)天不拆裝，買了一些皮帽皮衣給攝像機(jī)罩上，給反饋訓(xùn)練信息的現(xiàn)場大電視機(jī)蓋上棉被，最終讓工作順利開展。

跳臺滑雪是冬奧會上最具觀賞性的項(xiàng)目之一。不過，申辦2022北京冬奧會前，全中國只有71名該項(xiàng)目的注冊運(yùn)動(dòng)員。該項(xiàng)運(yùn)動(dòng)從武術(shù)、田徑等其他項(xiàng)目跨界跨項(xiàng)選才，劉宇團(tuán)隊(duì)的科研成果將對運(yùn)動(dòng)員成績的提升，給予相當(dāng)實(shí)用的幫助。

北京冬奧會開幕70天前的2021年11月26日，在奧地利因斯布魯克舉行的2021-2022鋼架雪車世界杯比賽中，中國運(yùn)動(dòng)員耿文強(qiáng)獲得男子單人比賽冠軍，實(shí)現(xiàn)了中國在這個(gè)項(xiàng)目上世界冠軍零的突破。這項(xiàng)成功的背后，同樣有上海體育人的貢獻(xiàn)。

中國鋼架雪車隊(duì)夏訓(xùn)常駐基地就設(shè)在上海體育學(xué)院。該學(xué)校體育教育訓(xùn)練學(xué)院高炳宏教授帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)20余人，從2019年至今，先后參與備戰(zhàn)科技攻關(guān)服務(wù)，為鋼架雪車國家隊(duì)建立了訓(xùn)練質(zhì)量監(jiān)控系統(tǒng)，包括機(jī)能狀態(tài)、訓(xùn)練負(fù)荷、專項(xiàng)能力、訓(xùn)練方法、動(dòng)作技術(shù)和心理狀態(tài)的監(jiān)測與調(diào)控。同時(shí)，團(tuán)隊(duì)還給予運(yùn)動(dòng)隊(duì)個(gè)性化體能訓(xùn)練、傷病預(yù)防與康復(fù)、醫(yī)療監(jiān)督與治療、疲勞消除與恢復(fù)、營養(yǎng)調(diào)節(jié)與保障等全方位的技術(shù)支持。

團(tuán)隊(duì)里的博士研究生龔敏已在中國鋼架雪車隊(duì)工作900多天，是科研醫(yī)務(wù)團(tuán)隊(duì)的核心人員，負(fù)責(zé)對重點(diǎn)運(yùn)動(dòng)員陸上和冰上推橇動(dòng)作開展技術(shù)分析，以及研究與應(yīng)用專項(xiàng)體能訓(xùn)練關(guān)鍵技術(shù)。團(tuán)隊(duì)研究發(fā)現(xiàn)，運(yùn)動(dòng)員的小腿三頭肌、臀大肌對他們落地緩沖以及快速蹬伸具有重要作用。研究為教練員與運(yùn)動(dòng)員改善推橇技術(shù)、提高推橇運(yùn)動(dòng)表現(xiàn)提供強(qiáng)大的基礎(chǔ)支撐，有效提升了耿文強(qiáng)、殷正等重點(diǎn)運(yùn)動(dòng)員推橇的專項(xiàng)速度。龔敏獲得國家體育總局冬季運(yùn)動(dòng)管理中心授予的“2020-2021賽季科醫(yī)服務(wù)先進(jìn)個(gè)人”稱號，也是全國唯一以學(xué)生身份獲此稱號的人員。

高炳宏及其指導(dǎo)的運(yùn)動(dòng)人體科學(xué)專業(yè)方向的博士研究生朱歡組成鋼架雪車的身體機(jī)能監(jiān)控與恢復(fù)團(tuán)隊(duì)，通過心率、血乳酸、肌氧飽和度等指標(biāo)對運(yùn)動(dòng)員訓(xùn)練強(qiáng)度進(jìn)行監(jiān)控，并在訓(xùn)練結(jié)束后為運(yùn)動(dòng)員制定微高壓氧、超低溫冷療、下肢負(fù)壓、推拿按摩和營養(yǎng)結(jié)合的疲勞消除計(jì)劃，為運(yùn)動(dòng)員體能的快速恢復(fù)提供保障。

在有冬季項(xiàng)目的“田徑”之稱的基礎(chǔ)大項(xiàng)越野滑雪項(xiàng)目，上海體育學(xué)院教授黎涌明擔(dān)任國家集訓(xùn)隊(duì)科研總監(jiān)。

他和團(tuán)隊(duì)成員對運(yùn)動(dòng)員每節(jié)訓(xùn)練課的運(yùn)動(dòng)學(xué)、生理學(xué)和心理學(xué)負(fù)荷進(jìn)行量化分析，支撐教練員更好地制定和實(shí)施訓(xùn)練計(jì)劃。這些運(yùn)動(dòng)員中，有人四年前甚至還從未見過雪。黎涌明團(tuán)隊(duì)保障運(yùn)動(dòng)員在三到四年的時(shí)間內(nèi)，安全有效地完成國外運(yùn)動(dòng)員十年以上的積累，幫助運(yùn)動(dòng)員不斷挑戰(zhàn)個(gè)人極限，力爭在該項(xiàng)目上取得歷史性突破。

上海市體育局備戰(zhàn)辦冬季項(xiàng)目組組長蘇清明日前透露：上海體育學(xué)院是國內(nèi)唯一獲得國家體育總局授予的“中國冰雪科技聯(lián)合攻關(guān)單位”稱號的體育類高校。學(xué)校共承擔(dān)17項(xiàng)“科技冬奧”項(xiàng)目和課題，各項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)積極對接我國多支冬季項(xiàng)目國家隊(duì)和訓(xùn)練基地，開展相關(guān)科技攻關(guān)研究與科技支撐服務(wù)，已在跳臺滑雪、高山滑雪、單板滑雪U型場地技巧、自由式滑雪空中技巧、速滑、花滑等項(xiàng)目的訓(xùn)練監(jiān)控、體能訓(xùn)練、損傷康復(fù)、護(hù)具裝備研發(fā)等方面取得了階段性成果。

上海體育學(xué)院劉宇團(tuán)隊(duì)在張家口崇禮區(qū)工作現(xiàn)場的合影。

此外，上海市經(jīng)信委選拔8名技術(shù)人員參與2022年北京冬奧會無線電安全保障組工作。首批4人已赴冬奧會場館進(jìn)行駐點(diǎn)保障;3人為預(yù)備人員，根據(jù)任務(wù)需要適時(shí)充實(shí)到保障一線;同時(shí)還配備一名后方技術(shù)總負(fù)責(zé)人，提供技術(shù)支持、每日技術(shù)保障情況的匯總、分析和報(bào)告。

改造后，五棵松體育中心可實(shí)現(xiàn)6小時(shí)的“冰籃轉(zhuǎn)換”：當(dāng)天舉辦籃球比賽后就能完成轉(zhuǎn)換，第二天搖身一變就能成為承辦冰球、短道速滑、花樣滑冰三項(xiàng)賽事的通用型場館，這在國內(nèi)尚屬首次。

綠色科技滿冬奧

科技冬奧，也是綠色冬奧?？萍?、綠色、低碳、節(jié)能理念貫穿于北京冬奧會場館的設(shè)計(jì)、規(guī)劃、建設(shè)全過程。

北京冬奧會最大限度利用2008年北京奧運(yùn)會的場館及其他設(shè)施，因地制宜，采用新技術(shù)和可重復(fù)利用材料進(jìn)行改造升級，實(shí)現(xiàn)了冬季項(xiàng)目與夏季項(xiàng)目“雙輪驅(qū)動(dòng)”。

例如，北京五棵松體育中心是2008年北京奧運(yùn)會的籃球比賽場館，本屆冬奧會將承擔(dān)舉辦冰球比賽的任務(wù)。2020年4月，對其歷時(shí)8個(gè)月的改造啟動(dòng)。改造后，五棵松體育中心可實(shí)現(xiàn)6小時(shí)的“冰籃轉(zhuǎn)換”：當(dāng)天舉辦籃球比賽后就能完成轉(zhuǎn)換，第二天搖身一變就能成為承辦冰球、短道速滑、花樣滑冰三項(xiàng)賽事的通用型場館，這在國內(nèi)尚屬首次。

在進(jìn)行冰場可轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)施工的“水立方”。

“國家速滑館數(shù)字孿生操作系統(tǒng)”大屏幕。

再如，由“水立方”改造而成的“冰立方”，同樣具有兩用性。如今的“冰立方”不僅是世界唯一水上項(xiàng)目和冰上項(xiàng)目均可運(yùn)行的雙奧場館，也是世界上首個(gè)在泳池上架設(shè)冰壺賽道的奧運(yùn)場館。

國家速滑館“冰絲帶”具備智能化的運(yùn)動(dòng)管理、觀眾觀賽管理和場館管理系統(tǒng)，就像給場館配備了一顆“智能大腦”。例如，人們可以通過智慧管理使得館內(nèi)氣溫分為三層：冰面一個(gè)溫度，確保冰面標(biāo)準(zhǔn)穩(wěn)定;運(yùn)動(dòng)員比賽空間一個(gè)溫度，保證運(yùn)動(dòng)員體溫體感，有利于創(chuàng)造最佳運(yùn)動(dòng)成績;觀眾席一個(gè)溫度，可以達(dá)到16攝氏度，為觀眾營造舒適的觀賽環(huán)境。

科技冬奧帶來綠色低碳。國家速滑館的建設(shè)運(yùn)用了數(shù)字孿生和智能化集成管理平臺，節(jié)省主體結(jié)構(gòu)工期兩個(gè)月、鋼材近3000噸。國家冬季運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練中心建成環(huán)境精準(zhǔn)控制平臺，形成場館“能源總管家”，日能耗降低10%以上。

國家雪車雪橇中心結(jié)合賽道形狀、自然地形和“人工地形”、遮陽屋頂，研發(fā)并實(shí)施了地形氣象保護(hù)系統(tǒng)，可有效避免陽光對賽道的直射，降低場館運(yùn)行過程中的能源消耗。

首都體育館的冰面采用了二氧化碳制冰方式，這項(xiàng)技術(shù)是目前世界上最先進(jìn)、最環(huán)保的制冰技術(shù)，冰面溫差可控制在0.5攝氏度以內(nèi)，熱能回收率高，比傳統(tǒng)方式效能提升30%。場館還可對制冷過程中產(chǎn)生的余熱進(jìn)行回收利用，每年可以節(jié)省100多萬度電，極大地提升了場館的綠色屬性，碳排放趨近于零。

圍繞“綠色出行”，北京冬奧會開展制、儲、運(yùn)、加氫全供應(yīng)鏈關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)，氫能發(fā)動(dòng)機(jī)已裝配在公交、物流等不同車型。同時(shí)，北京冬奧會還搭建了“交通資源管理系統(tǒng)”，實(shí)現(xiàn)賽時(shí)交通服務(wù)車輛的實(shí)時(shí)監(jiān)控、車輛調(diào)度、數(shù)據(jù)分析，加快交通疏導(dǎo)速度，及時(shí)推送服務(wù)班車班次信息，提高交通服務(wù)的精準(zhǔn)度和運(yùn)輸效率，實(shí)現(xiàn)節(jié)能減耗。

北京冬奧會的延慶賽區(qū)是一個(gè)100%使用風(fēng)電、太陽能電力的綠色清潔能源賽區(qū)，是一個(gè)水資源全部實(shí)現(xiàn)自我收集處理再利用的“海綿賽區(qū)”。

位于北京延慶的國家雪車雪橇中心吸收民間“干欄式”建筑特點(diǎn)。

事實(shí)上，北京因冬奧會于2020年就進(jìn)入了“綠電元年”。國家新建張北±500kV柔性直流電網(wǎng)工程，將張北地區(qū)豐富的綠色清潔電能引入北京，不僅滿足冬奧場館的照明、運(yùn)行和交通等用電需求，還可每年向北京等地輸送清潔電量約225億度，大幅提升了北京地區(qū)清潔能源的消費(fèi)比重。北京冬奧會將成為奧運(yùn)史上首次全部使用綠色清潔電力的奧運(yùn)會，賽事期間所有場館均實(shí)現(xiàn)100%綠電供應(yīng)。

北京冬奧會在場館和設(shè)施建設(shè)過程中，還實(shí)施動(dòng)植物、水體、大氣、土壤等生態(tài)環(huán)保措施，對戶外場館和周邊區(qū)域開展生態(tài)恢復(fù)，降低對賽區(qū)周邊生態(tài)系統(tǒng)的干擾。例如，延慶賽區(qū)建設(shè)國家高山滑雪中心時(shí)吸收民間“干欄式”建筑特點(diǎn)，將鋼結(jié)構(gòu)以點(diǎn)狀支撐方式在山體建設(shè)架空平臺，體現(xiàn)出“環(huán)境弱介入”的特點(diǎn)。國家跳臺滑雪中心采用“局部山體切削面的生態(tài)再造格賓支護(hù)體系”，對切削后的碎石和土壤進(jìn)行篩選，組合填充到格賓網(wǎng)箱中形成支護(hù)體系，再種植合適的植被，實(shí)現(xiàn)生態(tài)恢復(fù)目標(biāo)。

在大型場館之外，即使是小小的北京冬奧會火炬“飛揚(yáng)”，也有很高的科技含量。火炬的外殼采用了碳纖維材料，手感非常輕。碳纖維的質(zhì)量只有鋼的1/4左右，但是強(qiáng)度是鋼的7-9倍。用碳纖維與樹脂形成的復(fù)合材料來做奧運(yùn)火炬，堪稱世界首創(chuàng)。在輕便與堅(jiān)固之外，冬季火炬?zhèn)鬟f的時(shí)候天氣很冷，傳統(tǒng)金屬材料手感不太好，復(fù)合材料可以很好地解決這個(gè)問題。

“飛揚(yáng)”采用氫作燃料，除了具有環(huán)保的特點(diǎn)，還因?yàn)闅淙剂系奶匦员ＷC了火炬能在極寒天氣的傳遞活動(dòng)中使用。但氫作燃料，燃燒溫度就會高于800攝氏度，一般的樹脂材料難以勝任。“飛揚(yáng)”火炬外殼的研制，花了整整三個(gè)月時(shí)間，攻克了多項(xiàng)技術(shù)難題。

由于疫情防控的原因，全球大多數(shù)觀眾都要通過視頻對北京冬奧會“云觀賽”，屆時(shí)將有70多項(xiàng)科技成果應(yīng)用在賽事報(bào)道、賽事轉(zhuǎn)播、現(xiàn)場導(dǎo)覽等場景中，讓觀眾能獲得優(yōu)質(zhì)的觀賽體驗(yàn)。

北京冬奧會即將投用的手語播報(bào)數(shù)字人專門為聽障人群設(shè)計(jì)，可提供全流程智能化的數(shù)字人手語生成服務(wù)，方便聽障人士收看賽事專題報(bào)道。冬奧會場館將應(yīng)用基于三維空間重建技術(shù)的虛擬導(dǎo)覽系統(tǒng)，包括冬奧場館VR云上體驗(yàn)平臺和抵離VR導(dǎo)覽服務(wù)平臺，實(shí)現(xiàn)場景展示、設(shè)施說明、活動(dòng)推廣、線上VR自助導(dǎo)覽服務(wù)等功能。

2021年12月31日，全國首個(gè)面向廣大觀眾提供8K服務(wù)的電視頻道——北京廣播電視臺冬奧紀(jì)實(shí)8K超高清試驗(yàn)頻道開播。8K超高清是廣電領(lǐng)域的最新技術(shù)，畫面分辨率為7680×4320，是4K的4倍、高清的16倍，可使電視畫面色彩更絢麗寬廣、細(xì)節(jié)呈現(xiàn)更唯美細(xì)膩。

視覺效果提升的同時(shí)，8K頻道播出的音頻也升級到5.1的多聲道環(huán)繞立體聲，賽事實(shí)況將更加真實(shí)震撼、更具現(xiàn)場沉浸感。

移動(dòng)設(shè)備同樣能欣賞8K超高清格式冬奧比賽的精彩瞬間。北京廣播電視臺全新研發(fā)的8K視頻移動(dòng)端App有望于2022年1月上線。App與8K頻道同步，觀眾在5G網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下就可流暢觀看冬奧賽事直播，而最大亮點(diǎn)是視頻在播放過程中可以放大，不錯(cuò)過每一個(gè)動(dòng)人細(xì)節(jié)。